Rovarok, növényi húshelyettesítők és laboratóriumi hús: a jövő fehérjeforrása­iról szóló viták többnyire ezek körül forognak. Pedig van egy negyedik út is, amely régi biológiai elven alapul, de korszerű technológiával valósul meg. Élesztők, fonalas gombák, mikroalgák és baktériumok már ma is kerülnek a tányérunkra. Az újdonság az, hogy a mikroba többé nem csupán erjeszt, hanem maga is alapanyaggá válik. A legújabb fejlesztésekben már élelmiszer­ipari melléktermékekből, metánból, sőt szén-dioxidból is készülhet fehérje.

Az emberiség évezredek óta dolgoztat mik­roorganizmusokat kenyér, sör, bor, sajt vagy savanyított élelmiszerek készítéséhez. Az egysejtfehérjék – angol rövidítéssel SCP-k – esetében azonban maga a fehérjében gazdag sejttö­meg, illetve az abból kinyert frakció kerül az élel­miszerbe vagy a takarmányba.

Nem egyetlen sejt, nem csak fehérje

A név kissé félrevezető. A fonalas gombák nem egysejtűek, a végtermék pedig nem tiszta fehérje. A mikrobiális biomassza fehérje mellett zsírokat, szénhidrátokat, vitaminokat, ásványi anyagokat és sejtfal-alkotókat is tartalmaz; szárazanyagának fehér­jetartalma rendszerint 30-80 százalék. Sok mikrobiális fehérje tartalmazza valamennyi esszenciális aminosa­vat, táplálkozási értékét azonban nem egyetlen szám dönti el. Számít az aminosavak aránya és emészthetősé­ge, valamint a mikrotápanyagok mennyisége és bioló­giai hozzáférhetősége is.

A mikroba ráadásul nem csupán tápanyag. A gombafo­nalak természetes rostos szerkezetet adhatnak, az élesztő sejtfalának béta-glükánjai élelmi rostként viselkedhetnek, a kinyert fehérjék pedig vizet köthetnek, habot vagy emul­ziót stabilizálhatnak. Ezért az SCP nemcsak húspótló lehet: megjelenhet pékáruban, italban, levesben, tésztában vagy akár egy krémes töltelék állományjavítójaként is.

Az alternatív élelmiszer-összetevők fermentációs előállítá­sában két rokon, de eltérő utat érdemes megkülönböztetni. A biomassza-fermentáció során maga a felszaporított mikro­organizmus – pontosabban annak fehérjedús biomasszája – válik a termékké. A precíziós fermentációban ezzel szemben a sejt biológiai gyárként működik: egy meghatározott anyagot, például tejfehérjét, aromát vagy vitamint állít elő, amelyet később elkülönítenek, a termelő mikrobát pedig rendszerint eltávolítják. A két eljárás közös biológiai alapokon nyugszik, táplálkozási, biztonsági és szabályozási szempontból még­sem tekinthető azonosnak. Az egysejtfehérjék előállítása elsősorban az első, biomassza-fermentációs útba tartozik.

Termőföld helyett fermentor?

Az élesztők, gombák és baktériumok nagyüzemi tenyésztésének fő berendezése a zárt fermentor. A mikroorganizmus az anyagcseréjének megfele­lő szén- és energiaforrást, nitrogént, ásványi só­kat és vizet kap, miközben a hőmérsékletet, a kémhatást és az oxigénellátást folyamatosan sza­bályozzák. A tenyészet sejttömege néhány óra alatt megkétszereződhet. Ez azonban nem min­den esetben jelent teljes függetlenséget a mező­gazdaságtól, hiszen sok eljárás növényi eredetű cukrot vagy feldolgozási maradékot használ.

A technológia már túljutott a laboratóriumi kísérletek szintjén: a gombaalapú mikoprotein több országban évtizedek óta piacon van, metánt hasznosító baktériumokból ipari méretben készül takarmányfehérje, Finnországban pedig szén-dioxidot és hidrogént hasznosító baktériumokkal már élelmi­szer-minőségű biomasszát is előállítanak. Az ilyen bak­tériumok a szén-dioxidból építik fel sejtjeik széntartal­mát, az ehhez szükséges energiát a hidrogén oxidációjá­ból, a fehérjék nitrogénjét pedig a tápoldatból nyerik. Az életciklus-elemzésekben a mikoprotein környezeti terhe rendszerint kisebb a marhahúsénál, különösen azo­nos fehérjemennyiségre vetítve, az előny mértékét azon­ban jelentősen befolyásolja a felhasznált energia forrása és a feldolgozás energiaigénye.

A mikroba kiválasztásától a kész összetevőig

A gyártás a megfelelő mikroba és a hozzá illő alapanyag kiválasztásával kezdődik. Erre az élelmiszer-feldolgozás cukortartalmú melléktermékei és maradékai – például a melasz, a törköly vagy a gyümölcshéj – is felhasználha­tók. Ezeket gyakran aprítással, hőkezeléssel vagy enzi­mekkel tárják fel, majd beállítják a szén- és nitrogénfor­rás, valamint az ásványi anyagok arányát. Ezután egy tiszta oltókultúrát fokozatosan felszaporítanak, és az üze­mi fermentorba juttatnak. A tenyésztés során folyamato­san szabályozzák a hőmérsékletet, a kémhatást, az oxigén­ellátást és a tápanyagok adagolását. A keverés biztosítja, hogy a sejtek egyenletesen jussanak oxigénhez és tápanyag­hoz, a hűtőrendszer pedig elvezeti a gyors szaporodás során keletkező hőt.

A fermentáció végén a mikrobiális biomasszát centrifugálás­sal vagy szűréssel választják el a tenyészfolyadéktól, majd meg­mossák és hőkezeléssel inaktiválják. Végül a biomasszát besű­rítik, megszárítják, vagy nedves formában dolgozzák tovább. E lépések együttesen határozzák meg a kész összetevő fehérje­tartalmát, ízét, állagát és előállítási költségét.

Több szerepben

Az SCP-k valószínűleg nem egyetlen, önálló „jövőétel­ként”, hanem sokféle élelmiszer összetevőjeként terjed­nek el. Közvetlenül is fogyaszthatók, de javíthatják egy termék aminosav-összetételét, fehérjetartalmát vagy állagát is. A fonalas gombákra épülő európai fejleszté­sek ezért nemcsak hússzerű termékeket, hanem pék­árukat és tápanyagdús italokat is céloznak.

Legalább ilyen fontos lehet a közvetett út, vagyis a takarmánycélú hasznosítás: a mikrobiális fehérje részben kiválthatja a szójadarát vagy a hallisztet az akvakultúrában, a baromfi- és sertéstartásban. A takarmányozási kísérletek eredményei azonban korántsem egységesek. Brojlereknél az ötszázalé­kos bekeverés egyes vizsgálatokban nem rontotta a növekedést, másokban már két százalék felett kedvezőtlen hatást mértek. Malacoknál a halliszt fele teljesítményromlás nélkül kiváltható volt, de romlott az aminosavak emészthetősége. Az SCP tehát nem egységes alapanyag: felhasználását a mikrobatörzshöz, a tápoldathoz és a feldolgo­záshoz kell igazítani.

A harmadik szerep az ellátás biztonságának erősítése. Az EU állattenyésztése évente mint­egy 72 millió tonna takarmányfehérjét hasz­nál fel, amelynek körülbelül negyedét impor­tálja. A fermentáció kevésbé függ az évszak­tól, az aszálytól és a termőtalajtól, a termelés pedig a felhasználás helyéhez közel szervez­hető. A gazdák ebben nem feltétlenül vesz­tesek: helyi gabonakorpát, gyümölcs- és tej­ipari mellékterméket vagy biogázt szolgál­tathatnak a fermentációhoz. A jövő nyerte­se ezért nem egyetlen „szupermikroba”, hanem az a regionális rendszer lehet, amely a helyben elérhető anyag- és energiaáramokat ésszerűen kapcsol­ja össze az élelmiszeriparral.

Kockázatok és szabályozás

A szabályozott fermentáció számos pontja mérhető és ellen­őrizhető, ez azonban nem teszi automatikusan kockázat­mentessé a terméket. Pontosan azonosítani kell a termelő tör­zset, és igazolni, hogy nem kórokozó, illetve az alkalmazott körülmények között nem termel káros mennyiségű toxint. Fonalas gombáknál a mikotoxinok, egyes mikroalgáknál az algatoxinok, Gram-negatív baktériumoknál pedig az endotoxinok jelenthetnek veszélyt. Ha a mikrobákat élelmi­szeripari melléktermékeken vagy feldolgozási maradékokon te­nyésztik, a korábban veszendőbe menő tápanyagok visszakerül­hetnek az élelmiszerláncba. A körforgásosság azonban nem ír­hatja felül az élelmiszer-biztonságot: ellenőrizni kell a kiindulási anyagból származó növényvédőszer-maradékokat, nehézféme­ket és más szennyezőket, valamint a feldolgozás során esetleg képződő káros vegyületeket is. Az Állatorvostudományi Egye­tem Élelmiszerlánc-tudományi Intézetének kutatásai is ezt a tá­gabb élelmiszer-biztonsági szemléletet erősítik: az alternatív hús­helyettesítőknél a nyersanyagokból származó szennyezők mellett a feldolgozás során képződő vegyületeket is vizsgálják.

Sajátos kérdés a nukleinsavtartalom. A gyorsan szaporodó sejtek sok RNS mennyiségét tartalmaznak, amelynek purinjai húgysav­vá bomlanak. Nagy mennyiség rendszeres fogyasztása az arra haj­lamosaknál növelheti a hiperurikémia vagy a köszvény kockázatát, ezért az RNS mennyiségét hőkezeléssel, sejtenzimekkel és mosással csökkentik. Ugyancsak vizsgálni kell az allergén hatást, az emészt­hetőséget és a bélmikrobiomra gyakorolt hosszú távú hatást. Az utóbbiról és a rendszeres fogyasztás egészségügyi következményeiről még kevés a humán vizsgálat; a „magas fehérjetartalom” címke te­hát nem helyettesíti a teljes étrend értékelését.

Az európai szabályozás jól mutatja, miért nem lehet min­den gombára vagy baktériumra ugyanazt a biztonsági címkét ráilleszteni. Az Európai Élelmiszerbiztonsági Ha­tóság (EFSA) a fonalas gombákat nem tekinti automati­kusan biztonságos csoportnak: az adott törzset, a gyártá­si folyamatot és a tervezett felhasználást esetről esetre ér­tékeli. Ez hosszabb engedélyezési folyamatot jelenthet, ugyanakkor a fogyasztói bizalom egyik feltétele. A fo­nalas gombák enzimei régóta jelen vannak az élelmi­szeriparban, a teljes gombabiomassza fogyasztásához azonban külön biztonsági bizonyítékokra van szükség.

Az egysejtfehérjék nem teszik feleslegessé sem a nö­vényi élelmiszereket, sem az állattenyésztést, és ön­magukban nem tesznek egészségessé egy étrendet. Inkább új építőkockát és új termelési infrastruktúrát jelentenek. Az egyik üzem gyümölcshéjból készít­het mikrobiális takarmányfehérjét, a másik söripari melléktermékből gombafehérjét, a harmadik pe­dig megújuló árammal előállított hidrogén segít­ségével alakíthatja a szén-dioxidot biomasszává.

A siker azonban nem csak a fermentorban dől el: az íz, az állag, az ár és a bizalom fontosabb lesz, mint a technológia látványos ígérete. Az átlátható címkének nemcsak a fehérjeszázalé­kot, hanem az alapanyag eredetét, a mikrotápanyagokat és lehetőleg az energia-, víz- és szénlábnyomot is meg kellene mutat­nia. Lehet, hogy a következő nagy változás nem laboratóriumi steak, hanem egy fehér­jedúsabb tészta, leves vagy fasírt lesz, kisebb földigénnyel, helyi melléktermékekből.

Bittsánszky András

Állatorvostudományi Egyetem

Élelmiszerlánc-tudományi Intézet